A Time to Fast, a Time to Feast: The Crosstalk between Metabolism and the Circadian Clock

Abstract

The cyclic environmental conditions brought about by the 24 h rotation of the earth have allowed the evolution of endogenous circadian clocks that control the temporal alignment of behaviour and physiology, including the uptake and processing of nutrients. Both metabolic and circadian regulatory systems are built upon a complex feedback network connecting centres of the central nervous system and different peripheral tissues. Emerging evidence suggests that circadian clock function is closely linked to metabolic homeostasis and that rhythm disruption can contribute to the development of metabolic disease. At the same time, metabolic processes feed back into the circadian clock, affecting clock gene expression and timing of behaviour. In this review, we summarize the experimental evidence for this bimodal interaction, with a focus on the molecular mechanisms mediating this exchange, and outline the implications for clock-based and metabolic diseases.

Differentiated Embryo Chondrocyte 1 (DEC1) Represses PPARγ2 Gene through Interacting with CCAAT/Enhancer Binding Protein β (C/EBPβ)

“…However, hypoxia-induced DEC1, if any, may not be recruited on PPARγ2 promoter through interacting with promoter-bound C/EBPβ, since hypoxia prevents C/EBPβ from binding to PPARγ2 promoter by HIF-1α independent mechanism (Park and Park, 2010). The previous findings that DEC1 is induced by many other signals involved in mammalian cell differentiation, cell cycle, circadian rhythm and carcinogenesis suggest that DEC1 is one of the mediators which reset the pattern of PPARγ2 expression in response to not only hypoxia but also the other signals (Bhawal et al, 2011;Kovac et al, 2009;Noshiro et al, 2005;Sun and Taneja, 2000).…”

Glucose tolerance in obese men is associated with dysregulation of some angiogenesis-related gene expressions in subcutaneous adipose tissue

“…Accumulating evidence raises the hypothesis that development of obesity and its metabolic complications is tightly associated with dysregulation of mechanisms controlling majority of metabolic processes, especially in adipose tissue, which is at the center of metabolic syndrome in obese individuals [1][2][3]. Obesity and its metabolic complications are one of the most profound public health problems and result from interactions between genes and environmental.…”

Disturbance of the expression of circadian genes Per1, Clock and BMal1 in rat liver, lung, testis, kidney and heart under silver nanoparticles action on organism

“…Ці коливан-ня пов'язані зі зміною дня та ночі й називаються циркадіальними ритмами, а гене-руються вони у гіпоталамусі на молекулярному рівні так званим циркадіальним го-динником, причому більшість основних фізіологічних і метаболічних процесів в ор-ганізмі має циклічний характер [1][2][3][4]. Контролюються вони циркадіальними генами (Per1, Per2, Per3, Cry1, Cry2, Сlоск та BMal1), які кодують синтез важливих регуля-торних і транскрипційних факторів та експресія й активність яких, у свою чергу, контролюються казеїнкіназою 1ε [5][6][7].…”

“…Білкові продукти циркадіальних генів є ключовими факторами регуляції мета-болізму як у нормі, так і при різноманітних патологічних станах [4,5,8]. Порушен-ня в регуляції експресії циркадіальних генів виявлені при ряді захворювань і мо-жуть бути причетні також до виникнення та прогресії злоякісних пухлин [8,9].…”

“…Було встановлено, що регуляція метаболізму факторами циркадіального го-динника включає в себе постійний взаємозв'язок між регулюючою системою і ме-таболічними шляхами [4,6]. Крім того, для циркадіальних факторів у ссавців ха рак терне явище зворотного зв'язку в механізмах регуляції: казеїнкіназа 1ε зв'язу ється з Per2, а потім з Cry та комплексом Clock:BMal1, створюючи негативну ре гуля торну петлю [10,13,14].…”